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Las algas tienen varias aplicaciones en sostenibilidad :
- Captura de carbono de corrientes de desechos ricas en carbono
- Secuestro de carbono : las floraciones de algas atrapan el carbono y lo almacenan en el fondo del océano.
- Combustible de algas (biocombustible)
- Uno de los organismos de importancia en el tratamiento de aguas residuales
- Producción de papel
Contenido
- 1 La lodo del estanque viene al rescate
- 2 LOS PROTISTAS
- 3 Las ALGAS
- 4 Los principales grupos de algas
- 5 La morfología de las algas
- 6 Los flagelados fotosintéticos
- 7 Las algas unicelulares no flageladas
- 8 La distribución natural de las algas
- 9 La versatilidad nutricional de las algas
- 10 Las algas leucofíticas
La lodo del estanque viene al rescate
Pronto daremos más detalles sobre este tema, ya que J. Craig Ventner está trabajando en ello "en el laboratorio" y afirma que se necesitan al menos diez años para completar de alguna forma la "fabricación" eficiente y luego la recolección de combustibles de algas.
La columna vertebral de la sección de investigación preliminar de este artículo proviene exclusivamente del libro "El mundo microbiano: la quinta edición" ISBN 0-13-581042-6
- por Roger Y. Stanier, John L. Ingraham, Mark L. Wheelis y Page R. Painter - Autores - 1957 a 1986 - páginas 525 a 531 - extractos a continuación.
Los intentos de contactar al editor y a los autores han sido infructuosos; por la presente asumo la responsabilidad por cualquier crítica.
Mi "transcripción textual" muestra mi respeto por su prosa [sólo seis páginas para Algae, dos de las cuales contienen microfotografías sumamente pertinentes e informativas].
También es inútil cualquier idea de mejorar su prosa. ¡Disfrútenla!
LOS PROTISTAS
Para ponerlo en perspectiva, 'Los protistas' ocupan únicamente el capítulo 26 de los 33 capítulos que componen este compendio de microbiología, 'El mundo microbiano'. {Es sorprendente lo que encierran esos otros 32 capítulos; por ejemplo, el capítulo 14, Las arqueobacterias}.
'Un paso por encima' de las bacterias encontramos a los protistas, estos son microorganismos con estructura celular eucariota, realizan la fotosíntesis oxigénica y poseen cloroplastos.
Su morfología puede ser unicelular, filamentosa, colonial o cenocítica, aunque algunos pueden tener una estructura similar a la de las plantas. Existen numerosas transiciones entre los cuatro tipos: algas, protozoos, hongos y mohos mucilaginosos.
Las ALGAS
La clasificación primaria de las algas se basa en propiedades celulares, no orgánicas: la naturaleza química de la pared, si está presente; los materiales orgánicos de reserva producidos por la célula; la naturaleza de los pigmentos fotosintéticos; y la naturaleza y disposición de los flagelos que llevan las células móviles. En términos de estos caracteres, las algas se organizan en una serie de divisiones, resumidas en la Tabla 26.1.
Los principales grupos de algas
Los nombres de los grupos son: Algas verdes: división Chlorophyta; Euglenids: división Euglenophyta; Dinoflagelados y formas relacionadas: división Pyrrophyta; Crisofitas y diatomeas: división Chrysophyta; Algas pardas: división Phaeophyta; y Algas rojas: división Rhodophyta.
Las principales distinciones se basan en los sistemas de pigmentos: la inclusión o no de tres clorofilas, carotenoides especiales y ficobilinas; la composición de la pared celular celulósica (Nay, Yay o doble, y con o sin algina); y la naturaleza de los materiales de reserva (ya sean almidón, paramilo y grasas, almidón y aceites, leucosina y aceites, o laminarina y grasas); el número y los tipos de flagelos: generalmente hay dos flagelos idénticos por célula, uno, dos o tres flagelos por célula, dos flagelos diferentes en forma y propiedades en las células, disposición variable de dos flagelos, dos flagelos de longitud desigual; o ninguno; y el rango de estructura: incluye formas unicelulares, cenocíticas, filamentosas y multicelulares similares a las de las plantas.
Las divisiones no son equivalentes entre sí en términos de la gama de estructuras orgánicas de sus miembros. Por ejemplo, las Euglenophyta (algas euglénidas) consisten enteramente de organismos unicelulares o coloniales simples, mientras que las Phaeophyta (algas pardas) consisten solo en organismos pluricelulares similares a plantas. El grupo más grande y variado, las Chlorophyta (algas verdes), de las que probablemente se originaron las plantas superiores, abarca toda la gama de diversidad orgánica, desde organismos unicelulares hasta representantes pluricelulares con una estructura similar a la de las plantas.
Las propiedades celulares comunes de cada división de algas sugieren que sus miembros, por muy variada que sea su estructura orgánica, son representantes de una única línea evolutiva principal. La evolución entre las algas, por tanto, en general parece haber implicado un aumento progresivo de la complejidad orgánica en el marco de una variedad particular de organización celular eucariota . Aunque es posible percibir estas progresiones evolutivas dentro de cada división de algas, las relaciones entre divisiones son completamente oscuras. El origen primario de las algas en su conjunto es, por tanto, un problema sin resolver.
La morfología de las algas
Figura 26.1: se nos presenta una fotomicrografía celular fija de Euglena gracilis X 1000 [cortesía de GF Leedale].
Un millón de nanómetros, así como mil micrones, suman un milímetro. Para nuestros propósitos, el diámetro de un átomo pequeño es un angstrom, o una décima parte de un nanómetro.
Esta célula con forma tubular mide 47 micrones de longitud y tiene un extremo de cabeza algo puntiagudo.
Su tamaño se estrecha ligeramente desde los 10.000 nanómetros [nm] hasta los 7.000 nm; en su extremo posterior tiene un ocelo [de 2.000 nm de diámetro] y dos flagelos de longitud desigual (el más largo mide 40 micrones de longitud) que se originan dentro de una pequeña cavidad del extremo anterior de la célula.
Otras tres estructuras son el núcleo de la célula eucariota de 2.500 nm de diámetro, la mitocondria (única) de 5.000 nm de diámetro y los cloroplastos, que son tubulares de 2,5 X 8 micrones de dimensión; hay más de quince de ellos situados a lo largo del espacio interno de la membrana celular.
A modo de comparación, una célula humana modelo tiene 10 micrones [o 100.000 átomos] de diámetro.
Los flagelados fotosintéticos
En muchas divisiones de algas, los representantes más simples son organismos unicelulares móviles, conocidos colectivamente como flagelados . La célula de un flagelado típico, ilustrado por Euglena (Figura 26.1 - Euglena gracilis), tiene una polaridad muy marcada: es alargada y en forma de hoja, los flagelos generalmente se insertan en el extremo anterior. En Euglenophyta, a la que pertenece Euglena , hay dos flagelos de longitud desigual, que se originan de una pequeña cavidad en el extremo anterior de la célula. Muchos cloroplastos y mitocondrias se encuentran dispersos por todo el citoplasma. Cerca de la base del aparato flagelar hay un orgánulo especializado, la mancha ocular , que es roja, debido a su contenido de pigmentos carotenoides especiales; la mancha ocular sirve como fotorreceptor para gobernar la dirección e intensidad de la iluminación. La célula de Euglena , a diferencia de la de muchos otros flagelados, no está encerrada dentro de una pared rígida; Su capa externa es una película elástica , que permite cambios considerables en su forma. La división celular ocurre por fisión longitudinal [Figura 26.2(a)]. Aproximadamente en el momento del inicio de la mitosis, hay una duplicación de los orgánulos de la célula, incluidos los flagelos y su aparato basal; la división ocurre posteriormente a través del eje largo, de modo que los orgánulos duplicados se reparten equitativamente entre las dos células hijas. Este modo de división celular es característico de todos los flagelados excepto los que pertenecen a las clorofitas, como Chlamydomonas , donde cada célula sufre dos o más fisiones múltiples para producir cuatro células hijas más pequeñas, liberadas por la ruptura de la pared celular parental [Figura 26.2(b)]. Sin embargo, incluso en estos casos, las divisiones internas tienen lugar en el plano longitudinal. Como veremos en una sección posterior, la división longitudinal también ocurre en los protozoos flagelados no fotosintéticos y es uno de los caracteres principales que distinguen a estos organismos del otro grupo principal de protozoos que poseen organismos locomotores similares a flagelos, los ciliados.
La mayoría de las algas multicelulares son inmóviles en el estado maduro. Sin embargo, su reproducción frecuentemente implica la formación y liberación de células móviles, ya sean células reproductoras asexuales ( zoosporas ) o gametos. La Figura 26.3 muestra la liberación de zoosporas de una célula de un miembro filamentoso de Chlorogonium, Ulothrix ; se puede ver que estas zoosporas tienen una estructura muy similar a la de la célula de Chlorogonium , ilustrada en la Figura 26.2(c). La estructura de las células reproductoras móviles de las algas multicelulares a menudo revela su relación con un grupo particular de flagelados unicelulares.
Las algas unicelulares no flageladas
No todas las algas unicelulares son flageladas; varias divisiones de algas también contienen miembros unicelulares que son inmóviles o poseen otros medios de movimiento. Muchas de estas algas unicelulares y no flageladas poseen células sorprendentemente especializadas y elaboradas, lo que puede ilustrarse considerando dos grupos, las desmidas y las diatomeas .
Los desmidos, miembros de Chlorophyta, tienen células aplanadas, relativamente grandes, con una simetría bilateral característica (Figura 26.4). La reproducción asexual implica la síntesis de dos nuevas semicélulas en el plano ecuatorial, seguida de la división entre las nuevas semicélulas para producir dos hijas bilateralmente simétricas, cada una de las cuales tiene una célula que consta de una mitad "vieja" y una "nueva".
Las diatomeas (Figura 26.5), miembros de la familia Chrysophyta, tienen paredes orgánicas impregnadas de sílice. La arquitectura de la pared de la diatomea es sumamente compleja; siempre consta de dos mitades superpuestas, como las mitades de una placa de Petri. La división es longitudinal, cada célula hija retiene la mitad de la pared antigua y sintetiza una nueva mitad.
Aunque carecen de flagelos, algunas desmidas y diatomeas pueden moverse lentamente sobre sustratos sólidos. El mecanismo de locomoción de las desmidas no se conoce. La locomoción de las diatomeas se logra mediante una modificación especial del movimiento ameboide. En las diatomeas móviles, hay una ranura longitudinal estrecha en la pared, conocida como rafe , a través de la cual el protoplasto puede hacer contacto directo con el sustrato. El movimiento se produce por el flujo citoplasmático dirigido en el canal del rafe, que empuja a la célula sobre el sustrato.
Se conocen muchas diatomeas fósiles, ya que el esqueleto silíceo de la pared (Figura 26.6) es prácticamente indestructible, y como las diatomeas son uno de los principales grupos de algas en los océanos, se han acumulado grandes depósitos fósiles de paredes de diatomeas en muchas áreas. Estos depósitos, conocidos como tierra de diatomeas , tienen usos industriales como abrasivos y agentes filtrantes.
La distribución natural de las algas
La mayoría de las algas son organismos acuáticos que habitan en agua dulce o en los océanos. Estas formas acuáticas son principalmente de vida libre, aunque ciertas algas marinas unicelulares han establecido relaciones simbióticas duraderas con animales invertebrados marinos específicos (por ejemplo, esponjas, corales, varios grupos de gusanos marinos) y crecen dentro de las células del animal huésped. Algunas algas terrestres crecen en el suelo o en la corteza de los árboles. Otras han establecido relaciones simbióticas con hongos, para producir las curiosas asociaciones naturales de dos miembros denominadas líquenes , que forman colonias de crecimiento lento en muchos entornos áridos e inhóspitos, especialmente en la superficie de las rocas.
Las algas marinas desempeñan un papel muy importante en los ciclos de la materia en la Tierra, ya que su masa total (y en consecuencia su actividad fotosintética bruta) es igual a la de todas las plantas terrestres y probablemente mucho mayor. Este papel no es en absoluto evidente, porque las algas marinas más conspicuas, las algas marinas, ocupan un área muy limitada de los océanos, estando adheridas a las rocas en la zona intermareal y las aguas costeras poco profundas de las plataformas continentales. La gran mayoría de las algas marinas son organismos unicelulares flotantes ( planctónicos ), predominantemente diatomeas y dinoflagelados, distribuidos por las aguas superficiales de los océanos. Aunque a veces llegan a ser lo suficientemente abundantes como para impartir un color marrón o rojo definido a áreas locales del mar, su densidad suele ser tan baja que no hay ningún signo grosero de su presencia. Es el enorme volumen total de los océanos de la Tierra lo que las convierte en las más abundantes de todos los organismos fotosintéticos.
La versatilidad nutricional de las algas
La capacidad de realizar la fotosíntesis confiere a muchas algas unos requerimientos nutricionales muy simples, ya que con la luz pueden crecer en un medio completamente inorgánico. Sin embargo, muchas algas tienen requerimientos específicos de vitaminas, siendo particularmente común el requerimiento de vitamina B12. En la naturaleza, la fuente de estas vitaminas son probablemente bacterias que habitan en el mismo entorno. La capacidad de realizar la fotosíntesis no excluye necesariamente la utilización de compuestos orgánicos como fuente principal de carbono y energía, y muchas algas tienen un metabolismo mixotrófico.
Incluso cuando crecen en condiciones de luz, ciertas algas (por ejemplo, el alga verde Chlamydobotrys ) no pueden utilizar el CO2 como su principal fuente de carbono y, por lo tanto, dependen de la presencia de acetato o algún otro compuesto orgánico adecuado para satisfacer sus necesidades de carbono. Esto se debe a una maquinaria fotosintética defectuosa: aunque estas algas pueden obtener energía de su actividad fotosintética, no pueden obtener el poder reductor para convertir el CO2 en materiales celulares orgánicos.
Muchas algas que realizan la fotosíntesis normal en la luz, utilizando el CO2 como fuente de carbono, pueden crecer bien en la oscuridad a expensas de una variedad de compuestos orgánicos; por lo tanto, estas formas pueden pasar del metabolismo fotosintético al respiratorio, siendo el cambio determinado principalmente por la presencia o ausencia de luz. Las algas completamente rodeadas por paredes celulares son osmotróficas y dependen de sustratos orgánicos disueltos como fuentes de energía para crecer en la oscuridad. Sin embargo, un número considerable de algas unicelulares que carecen de pared celular, o no están completamente rodeadas por ella, pueden fagocitar bacterias u otros microorganismos más pequeños y, por lo tanto, también emplean un modo de nutrición fagotrófico. Por lo tanto, no es correcto considerar a las algas como un grupo exclusivamente fotosintético; por el contrario, muchos de sus miembros unicelulares poseen y pueden utilizar las capacidades nutricionales características de los dos subgrupos principales de protistas eucariotas no fotosintéticos, los protozoos y los hongos.
Las algas leucofíticas
La pérdida del cloroplasto de una célula eucariota es un evento irreversible, que resulta en una pérdida permanente de la capacidad fotosintética. Tal cambio parece haber tenido lugar muchas veces entre grupos de algas unicelulares con una nutrición mixotrófica, para producir contrapartes no pigmentadas, que pueden reconocerse claramente sobre la base de otras características celulares como derivados no fotosintéticos de las algas. Tales organismos, conocidos colectivamente como leucofitas, existen en muchos grupos de flagelados, en diatomeas y en grupos no móviles entre las algas verdes. El reconocimiento de las leucofitas es a menudo fácil, ya que pueden haber conservado una identidad estructural prácticamente completa con una contraparte fotosintética particular. En algunos casos, esta identidad estructural casi completa puede incluir la preservación de cloroplastos vestigiales, no pigmentados, así como una mancha ocular pigmentada. Por lo tanto, no cabe duda de que estos organismos no fotosintéticos son parientes cercanos de sus homólogos estructurales entre las algas y han surgido de ellas por una pérdida de capacidad fotosintética en el pasado evolutivo reciente. De hecho, la transición se puede demostrar experimentalmente en ciertas cepas de Euglena , que producen razas estables e incoloras cuando se las trata con el antibiótico estreptomicina o cuando se las expone a pequeñas dosis de radiación ultravioleta o a altas temperaturas (Figura 26.7). Estas razas incoloras no se pueden distinguir de los flagelados euglénidos no fotosintéticos que se producen naturalmente en el género Astasia .
La clasificación de las leucofitas plantea un problema difícil. En cuanto a la estructura celular, se las puede asignar fácilmente a una división particular de algas, como representantes no fotosintéticos, y esta clasificación es sin duda la más satisfactoria. Sin embargo, dado que son protistos unicelulares eucariotas no fotosintéticos, los zoólogos también pueden considerarlos protozoos. Por lo tanto, las leucofitas constituyen el primer y, con mucho, el caso más sorprendente de un grupo, o más bien de una serie completa de grupos, que son claramente de transición entre dos grandes conjuntos de protistos.
